[发明专利]一种低压充型高压凝固铸造装置与铸造方法

说明书

本发明公开了一种低压充型高压凝固铸造装置与铸造方法，可用于反重力铸造机或挤压铸造机中；本发明装置包括带有型腔的铸型、金属熔体升液通道，及可上下移动的分流锥，分流锥在升液阶段对金属熔体起到分流导向以及压实过滤网的作用，使金属熔体以层流方式平稳充型。充型结束后，分流锥下行压住浇口套，形成密封结构，封闭浇口套与模腔的金属熔体入口。此后对金属熔体进行高增压，使金属熔体在高压下凝固，压力范围可达0.1MPa～160Mpa，避免了缩孔缩松、夹杂夹渣等缺陷。同时对分流锥形状进行了结构优化设计，保证了金属熔体低压可控稳定充型和高压凝固成型。加压机构对型腔内的金属熔体施加的同时升液通道内的金属熔体不会形成凝壳，延长了设备使用寿命。

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，尤其是涉及一种可实现低压可控充型、高压凝固成型的铸造装置与铸造方法。

背景技术

轻量化是燃油汽车节能减排、新能源汽车降耗增程的最重要途径之一，以铝合金等轻量化材料代替传统的钢铁材料，已成为汽车设计更新换代的必然选择。用于汽车上的铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金，铸造铝合金占据主导，占汽车用铝量的80％左右，主要用于制造发动机、离合器壳体、车轮、底盘件等零部件。随着铸造技术的发展，更多的零部件采用低压铸造、差压铸造、调压铸造等反重力铸造方法，以及挤压铸造等方法成型。

低压铸造、差压铸造、调压铸造等反重力铸造方法的基本原理是用低压气体驱动坩埚或保温炉内的金属熔体，使其通过升液管上升并进入模具型腔，充型结束后用低压气体通过坩埚让铸型内金属熔体完成在压力作用下的凝固和补缩。在充型阶段需要金属熔体尽可能平稳地填充铸型，以避免紊流卷气带来的气孔和夹杂缺陷；而在充型完成以后，则希望尽可能增加铸型内压力以避免或减少由于金属熔体收缩导致的缩孔缩松等铸造缺陷。而在现有技术中，充型结束后的增压通常仍是采用坩埚或保温炉内的低压气体加压，压力以坩埚内金属熔体－升液管内金属熔体－型腔内金属熔体的方式传递，因而不可能大幅地增加凝固阶段的压力。

铸造过程中结晶增压压力与铸件结构、合金特性等因素有关，金属型低压铸造中增压压力一般为0.0025～0.075MPa，差压铸造一般取0.3～1.0MPa，对于共晶合金的差压铸造一般取0.3～0.4MPa(邓宏运等，特种铸造生产实用手册，2015年4月第1版，P388，P396)。相比于低压铸造，差压铸造及调压铸造等方法提高了补缩和凝固压力，但补缩和凝固压力增加程度仍然不够，通常小于1.0MPa，导致铸件的致密度和强度以及韧性仍然达不到令人满意的程度。随着对铸件的精密化、薄壁化、轻量化和省力化要求越来越高，要铸造真正高质量的铸件，如何同时满足以下两个基本条件：(1)能让金属熔体平稳填充铸型；(2)让铸型内金属熔体在很高压力下完成补缩和凝固，一直是困扰铸造界的难题。而且过高的结晶压力会给设备结构带来很多困难(邓宏运等，特种铸造生产实用手册，2015年4月第1版，P396)。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可实现低压可控充型、高压凝固成型的铸造装置与铸造方法。

本发明设计的一种低压充型高压凝固铸造装置，包括有保温炉、升液管、模板、模具、保温杯、浇口套、过滤网、分流锥、加压机构、分流锥驱动装置、加压板、模腔、加压驱动装置；